ハイブリッド車両の制御装置
【課題】モータの駆動のみによる走行中に駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転と内燃機関の始動開始とが重なることを抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における高車速領域では、内燃機関１を始動開始するか否かの判断に用いられる閾値が、内燃機関１の燃費改善を意図した値よりも大きい値に変更される。このため、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大して駆動軸３に作用するトルクが反転する際、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなり、ひいては停止状態にある内燃機関１の始動が生じにくくなる。
【解決手段】第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における高車速領域では、内燃機関１を始動開始するか否かの判断に用いられる閾値が、内燃機関１の燃費改善を意図した値よりも大きい値に変更される。このため、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大して駆動軸３に作用するトルクが反転する際、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなり、ひいては停止状態にある内燃機関１の始動が生じにくくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原動機としてモータ及び内燃機関を搭載したハイブリッド車両は、それら原動機の出力トルクをギヤ機構を介して車輪に伝達することにより走行する。こうしたハイブリッド車両では、原動機として搭載される内燃機関の燃費改善を意図して、同車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときにはモータの駆動のみによる走行を行う一方、上記走行パワーが閾値以上になったときには内燃機関の駆動による走行を行うべく同機関を始動させるようにしている。
【０００３】
上記ハイブリッド車両において、モータの駆動のみによる走行中に減速状態から加速される場合などには、モータの出力トルクの増大に伴って同車両の駆動軸に作用するトルクが車輪の回転と逆方向のトルク（負トルク）から車輪の回転と同方向のトルク（正トルク）に反転する。このように駆動軸に作用するトルクが反転すると、ギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士がバックラッシの分だけ相対回転し、その相対回転に伴って上記互いに噛み合うギヤ同士で歯打ち音が生じる。このときの歯打ち音を小さく抑えるため、特許文献１に示されるように、モータのみの駆動によるハイブリッド車両の走行中に駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、モータの出力トルクを緩やかに変化（増加）させることが提案されている。
【０００４】
また、上述したようにモータの出力トルクを緩やかに変化させているとき、内燃機関が始動開始されて同機関の出力トルクが増大して駆動軸に作用する正トルクが急増すると、それに伴いショックが生じたり上記互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。このため、特許文献１では、上述したようにモータの出力トルクを緩やかに変化させているときには内燃機関の始動を禁止し、それによって上述したショックの発生や歯打ち音の増大を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３２９９３公報（段落［００２７］〜［００３５］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のように内燃機関の始動を禁止するためには、その禁止を行うべき期間としてモータの出力トルクの増大に伴い駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する期間、すなわちモータの出力トルクを緩やかに増大させる期間を的確に判別しなければならない。
【０００７】
しかし、こうした期間を必ずしも的確に判別できるとは限らず、その判別を的確に行うことができない場合には内燃機関の始動が禁止される期間を適正な期間とすることができない可能性がある。そして、内燃機関の始動が禁止される期間を適正な期間、すなわち駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する期間とすることができない場合、その期間中に内燃機関が始動開始されるおそれがある。言い換えれば、モータの駆動のみによる走行中に駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転と内燃機関の始動開始とが重なるおそれがある。
【０００８】
そして、駆動軸に作用するトルクの負トルクから正トルクへの反転と内燃機関の始動開始とが重なると、内燃機関の始動開始に伴う同機関の出力トルクの増大によって駆動軸に作用する正トルクも急増し、それによってショックが生じたりギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータの駆動のみによる走行中に駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転と内燃機関の始動開始とが重なることを抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、ハイブリッド車両に原動機として搭載されたモータ及び内燃機関の出力トルクがギヤ機構を介して車輪に伝達されると、それによって同ハイブリッド車両が走行するようになる。そして、ハイブリッド車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときにはモータの駆動のみによる走行が行われる一方、走行パワーが閾値以上になったときには内燃機関の駆動による走行を行うべく同機関が始動される。ここで、上記閾値は、内燃機関の燃費改善を実現できるように車速に基づき設定手段によって可変設定される。ただし、このように閾値を車速に基づいて可変設定すると、高車速領域では上記閾値が小さくなる傾向がある。このことに起因して、高車速領域でのモータの駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、次のような状況が生じる可能性がある。
【００１１】
すなわち、モータの駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴いモータの出力トルクが増大するとともに、上記走行パワーが閾値以上になって停止状態にある内燃機関が始動開始される。この場合、モータの出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸に作用するトルクが車輪の回転と逆方向のトルク（負トルク）から車輪の回転と同方向のトルク（正トルク）に反転するとともに、その反転が行われる期間と内燃機関の始動開始とが重なる。その結果、駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、内燃機関の始動開始に伴い同機関の出力トルクが急増して上記駆動軸に作用する正トルクも急増する。そして、このように駆動軸に作用する正トルクが急増することで、ショックが生じたりギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。
【００１２】
こうした問題に対処するため、請求項１記載の発明では、高車速領域では上記閾値を設定手段により可変設定される値よりも大きい値に変更することが、変更手段を通じて行われる。このように高車速領域では上記閾値を大きい値に変更することにより、高車速領域でのモータの駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、上述したショックの発生や歯打ち音の増大といった問題が生じることを抑制できる。詳しくは、モータの駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴いモータの出力トルクが増大するとき、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなることから、そのときに停止状態にある内燃機関の始動も生じにくくなる。この場合、モータの出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転が行われる期間と内燃機関の始動開始とが重なることは抑制される。ちなみに、このように上記駆動軸に作用するトルクが反転する期間と内燃機関の始動開始とが重なることを抑制する際、上記期間を判別する必要はないため、そうした判別を的確に行えないことに起因して、上記期間と内燃機関の始動が重なってしまうということはない。そして、上記期間と内燃機関の始動開始との重なりを抑制することで、上記トルクの反転時に内燃機関の始動開始に伴い同機関の出力トルクが急増することを抑制でき、ひいては駆動軸に作用する正トルクの急増も抑制できる。従って、駆動軸に作用する正トルクが急増することによる上記ショックの発生や上記歯打ち音の増大を抑制することができる。
【００１３】
また、上記閾値を内燃機関の燃費が改善されるように車速に基づき可変設定すると、請求項２記載の発明のように、車速が高くなるほど上記閾値が小さくなるよう同閾値が車速に基づいて可変設定されることとなる。このときには、高車速領域において車速が高くなるほど上記閾値がより大きい値となるよう、変更手段を通じて同閾値を車速に基づいて変更することが好ましい。これは、車速が高くなるほど、モータの駆動のみによる走行中のハイブリッド車両を減速状態から加速させるとき、要求される走行パワーが大きくなりやすい傾向があり、そうした傾向のもとでも走行パワーが閾値以上になりにくくするうえで、その閾値を車速に応じて上述したように可変とすることが有効なためである。
【００１４】
なお、上記設定手段及び上記変更手段としては、請求項３記載の発明のものを採用することが考えられる。この場合、上記設定手段としては、高車速領域よりも低い車速のとき、その車速に基づきマップを参照して上記閾値を設定するものが採用される。また、上記変更手段としては、高車速領域内の車速であるとき、その車速に基づきマップを参照して上記閾値を設定することで、同閾値を車速に基づいて上記設定手段により設定したと仮定した場合の閾値よりも大きい値とするものが採用される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す略図。
【図２】車速の変化に対する閾値の変化を示すグラフ。
【図３】第２モータジェネレータの駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における内燃機関の始動手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を内燃機関とモータとを原動機として搭載するハイブリッド車両の制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図３に従って説明する。
図１に示すハイブリッド車両において、内燃機関１から出力された動力は、遊星歯車等からなる動力分割ギヤ機構２により、同車両の駆動軸３に対しカウンタギヤ１２及びファイナルギヤ１３を介して伝達される動力と、第１モータジェネレータ４に伝達される動力とに分割される。また、ハイブリッド車両の駆動軸３には、第２モータジェネレータ５から出力される動力が、遊星歯車等からなるリダクションギヤ機構１４、上記カウンタギヤ１２、及び上記ファイナルギヤ１３を介して伝達される。そして、駆動軸３への動力の伝達により同駆動軸３に繋がる車輪１１が回転すると、ハイブリッド車両が走行するようになる。なお、上記動力分割ギヤ機構２、リダクションギヤ機構１４、カウンタギヤ１２、及びファイナルギヤ１３は、ハイブリッド車両における原動機の出力トルクを駆動軸３及び車輪１１に伝達するためのギヤ機構として機能する。
【００１７】
上記第１モータジェネレータ４は、主に発電機として機能するが、内燃機関１の始動時などハイブリッド車両の運転状態によってはモータとしても機能する。また、上記第２モータジェネレータ５は、主にモータとして機能するが、ハイブリッド車両の減速時など同車両の運転状態によっては発電機としても機能する。そして、ハイブリッド車両には、バッテリ６と第１及び第２モータジェネレータ４，５との間での電力の入出力を制御するインバータ７が設けられている。このインバータ７は、例えば、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ４での発電により得られる電力をバッテリ６に供給して同バッテリ６の充電を行うとともに、主にモータとして機能する第２モータジェネレータ５に対しバッテリ６からの電力供給を行う。
【００１８】
ハイブリッド車両には、同車両に搭載された各種機器の制御を行う電子制御装置１５が設けられている。この電子制御装置１５は、上記各種機器の制御に係る演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。この電子制御装置１５の入力ポートには、ハイブリッド車両の運転者によって操作されるアクセルペダル８の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ９、及び、ハイブリッド車両の車速を検出する車速センサ１０といった各種のセンサ等からの信号が入力される。一方、電子制御装置１５の出力ポートには、内燃機関１を運転するための各種機器の駆動回路、第１モータジェネレータ４の駆動回路、第２モータジェネレータ５の駆動回路、及びインバータ７の駆動回路等が接続されている。
【００１９】
電子制御装置１５は、車速及びアクセル操作量といった運転状態に基づきハイブリッド車両で要求される走行パワーを求め、その求められた走行パワーが得られるよう内燃機関１から出力される動力や第２モータジェネレータ５から出力される動力を制御する。こうした内燃機関１及び第２モータジェネレータ５の制御は、それらの駆動に伴うエネルギ消費を可能な限り抑えることを考慮して行われる。例えば、ハイブリッド車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときには、内燃機関１の燃費改善を意図して、第２モータジェネレータ５をモータとして機能させつつ内燃機関１の運転を停止させることで、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行を行う。一方、上記要求される走行パワーが閾値以上になったときには、その走行パワーが速やかに得られるよう、第２モータジェネレータ５をモータとして機能させつつ、内燃機関１を始動させて同機関１の運転も行うことで、第２モータジェネレータ５と内燃機関１との併用による走行を行う。
【００２０】
次に、内燃機関１を運転するか、或いは同運転を停止するかを決定するための上記閾値について詳しく説明する。
上記閾値は、内燃機関１の燃費改善を実現できるように車速に基づき可変設定される。このように可変設定される上記閾値は、例えば図２に破線で示すように、車速の増大に従って徐々に小さくなってゆき、高車速領域（図中における車速Ｖ０以上の領域）では小さい値になるという傾向がある。このように上記閾値が高車速領域で小さい値になることに起因して、高車速領域での第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、次のような状況が生じる可能性がある。
【００２１】
すなわち、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中であって減速状態にあるハイブリッド車両が運転者のアクセルペダル８の踏み込みによって加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大するとともに、上記走行パワーが閾値以上になって停止状態にある内燃機関１が始動開始される。この場合、第２モータジェネレータ５の出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸３に作用するトルクが車輪１１の回転と逆方向のトルク（負トルク）から車輪１１の回転と同方向のトルク（正トルク）に反転するとともに、その反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なる。
【００２２】
上記駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転すると、ギヤ機構（リダクションギヤ機構１４、カウンタギヤ１２、及びファイナルギヤ１３等）における互いに噛み合うギヤ同士がバックラッシの分だけ相対回転し、その相対回転に伴って上記互いに噛み合うギヤ同士で歯打ち音が生じる。また、上記駆動軸３に作用するトルクの反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なると、駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、内燃機関１の始動開始に伴い同機関１の出力トルクが急増して上記駆動軸３に作用する正トルクも急増する。そして、上記したように駆動軸３に作用する正トルクが急増することで、ショックが生じたり上記ギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。
【００２３】
こうした問題に対処するため、本実施形態では、高車速領域では上記閾値を破線で示す値（内燃機関１の燃費改善を意図した値）よりも大きい値、例えば図中に二点鎖線で示す値に変更することが行われる。詳しくは、上記二点鎖線から明らかなように、車速が高くなるほど上記閾値がより大きい値となるよう同閾値が車速に基づいて変更される。このように高車速領域において、上記閾値を大きい値に変更することにより、高車速領域での第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、上述したショックの発生や歯打ち音の増大といった問題が生じることを抑制できる。
【００２４】
詳しくは、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大する際に、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなることから、そのときに停止状態にある内燃機関１の始動も生じにくくなる。この場合、第２モータジェネレータ５の出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なることは抑制される。その結果、上記トルクの反転時に内燃機関１の始動開始に伴い同機関１の出力トルクが急増することは抑制され、ひいては駆動軸３に作用する正トルクの急増も抑制される。従って、駆動軸３に作用する正トルクが急増することによる上記ショックの発生や上記歯打ち音の増大を抑制することができる。
【００２５】
次に、第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における内燃機関１の始動について、機関始動ルーチンを示す図３のフローチャートを参照して説明する。この機関始動ルーチンは、電子制御装置１５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００２６】
同ルーチンにおいては、第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中であって、且つ内燃機関１の運転停止中であるか否かが判断される（Ｓ１０１）。ここで肯定判定であれば、内燃機関１の運転を開始するか、同運転の停止を維持するかの判断に用いられる上記閾値が、そのときの車速に基づきマップを参照して求められる（Ｓ１０２）。このマップにおいては、車速Ｖ０未満の低車速領域では図２に破線で示す車速と閾値との関係が規定されており、車速Ｖ０以上の高車速領域では図２に二点鎖線で示す車速と閾値との関係が規定されている。従って、このマップを参照して求められた閾値は、車速の変化に対し図２の実線で示すように推移する。
【００２７】
なお、電子制御装置１５は、低車速領域にて車速に基づき上記マップを参照して上記閾値を求める際には、その閾値を車速に基づき可変設定する設定手段として機能する。また、電子制御装置１５は、高車速領域にて車速に基づき上記マップを参照して閾値を求める際には、その閾値を上記設定手段により可変設定される値（図２の破線）よりも大きい値（図２の二点鎖線）に変更する変更手段として機能する。
【００２８】
上述したように閾値が求められた後、アクセル操作量及び車速から求められる走行パワー、すなわちハイブリッド車両で要求される走行パワーが上記閾値以上であるか否かが判断される（Ｓ１０３）。ここで否定判定であれば、内燃機関１の運転停止が維持される（Ｓ１０４）。一方、Ｓ１０３で肯定判定であれば、内燃機関１の始動が開始される（Ｓ１０５）。詳しくは、第１モータジェネレータ４により内燃機関１のクランキングが行われるとともに、その内燃機関１での燃料噴射や点火が開始されて同機関の自立運転が開始されるようになる。その結果、第２モータジェネレータ５と内燃機関１との併用により、ハイブリッド車両が走行する。
【００２９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における高車速領域では、内燃機関１を始動開始するか否かの判断に用いられる閾値が、内燃機関１の燃費改善を意図した値（図２に破線で示す値）よりも大きい値（図２に二点鎖線で示す値）に変更される。このため、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大する際に、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなることから、そのときに停止状態にある内燃機関１の始動も生じにくくなる。この場合、第２モータジェネレータ５の出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なることは抑制される。ちなみに、このように上記駆動軸３に作用するトルクが反転する期間と内燃機関１の始動開始とが重なることを抑制する際、上記期間を判別する必要はないため、そうした判別を的確に行えないことに起因して、上記期間と内燃機関１の始動が重なってしまうということはない。そして、上記期間と内燃機関１の始動開始との重なりが抑制されることで、上記トルクの反転時に内燃機関１の始動開始に伴い同機関１の出力トルクが急増することは抑制され、ひいては駆動軸３に作用する正トルクの急増も抑制される。従って、駆動軸３に作用する正トルクの急増によるショックの発生やギヤ機構の互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音の増大を抑制することができる。
【００３０】
（２）上記閾値を内燃機関１の燃費が改善されるように車速に基づき可変設定すると、図２の破線で示されるように車速が高くなるほど上記閾値が小さくなるよう同閾値が車速に基づいて可変設定されることとなる。このときには、高車速領域において車速が高くなるほど上記閾値がより大きい値となるよう、同閾値を図２の二点鎖線で示すように車速に基づいて変更することが好ましい。ここで、車速が高くなるほど、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両を減速状態から加速させるとき、アクセル操作量が増大して、要求される走行パワーが大きくなりやすい傾向がある。こうした傾向のもとでも走行パワーが閾値以上になりにくくするうえでは、上記閾値を車速に応じて上述したように可変とすることが有効である。従って、車速に応じた閾値の上記可変を通じて走行パワーが閾値以上になりにくくなる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・高車速領域において、車速が増大するほど上記閾値が大きい値となるようにしたが、閾値は必ずしもこうした態様で可変とするものである必要はない。例えば、同閾値を高車速領域において一定値とするようにしてもよい。ただし、このときに一定値とされる閾値は、内燃機関１の燃費改善を意図した値（図２の破線で示される値）よりも大きい値とされる。
【００３２】
・上記閾値を求めるためのマップとして、図２に破線に示される車速と閾値との関係を規定した第１マップと、図２に二点鎖線で示される車速と閾値との関係を規定した第２マップとの二種類のマップを用意し、低車速領域では第１マップを参照して上記閾値を求める一方、高車速領域では上記第２マップを参照して閾値を求めるようにしてもよい。
【００３３】
・車速に基づく上記閾値の可変設定は、計算式を用いた車速に基づく計算で同閾値を求めることによって実現することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…内燃機関、２…動力分割ギヤ機構、３…駆動軸、４…第１モータジェネレータ、５…第２モータジェネレータ、６…バッテリ、７…インバータ、８…アクセルペダル、９…アクセルポジションセンサ、１０…車速センサ、１１…車輪、１２…カウンタギヤ、１３…ファイナルギヤ、１４…リダクションギヤ機構、１５…電子制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原動機としてモータ及び内燃機関を搭載したハイブリッド車両は、それら原動機の出力トルクをギヤ機構を介して車輪に伝達することにより走行する。こうしたハイブリッド車両では、原動機として搭載される内燃機関の燃費改善を意図して、同車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときにはモータの駆動のみによる走行を行う一方、上記走行パワーが閾値以上になったときには内燃機関の駆動による走行を行うべく同機関を始動させるようにしている。
【０００３】
上記ハイブリッド車両において、モータの駆動のみによる走行中に減速状態から加速される場合などには、モータの出力トルクの増大に伴って同車両の駆動軸に作用するトルクが車輪の回転と逆方向のトルク（負トルク）から車輪の回転と同方向のトルク（正トルク）に反転する。このように駆動軸に作用するトルクが反転すると、ギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士がバックラッシの分だけ相対回転し、その相対回転に伴って上記互いに噛み合うギヤ同士で歯打ち音が生じる。このときの歯打ち音を小さく抑えるため、特許文献１に示されるように、モータのみの駆動によるハイブリッド車両の走行中に駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、モータの出力トルクを緩やかに変化（増加）させることが提案されている。
【０００４】
また、上述したようにモータの出力トルクを緩やかに変化させているとき、内燃機関が始動開始されて同機関の出力トルクが増大して駆動軸に作用する正トルクが急増すると、それに伴いショックが生じたり上記互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。このため、特許文献１では、上述したようにモータの出力トルクを緩やかに変化させているときには内燃機関の始動を禁止し、それによって上述したショックの発生や歯打ち音の増大を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３２９９３公報（段落［００２７］〜［００３５］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のように内燃機関の始動を禁止するためには、その禁止を行うべき期間としてモータの出力トルクの増大に伴い駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する期間、すなわちモータの出力トルクを緩やかに増大させる期間を的確に判別しなければならない。
【０００７】
しかし、こうした期間を必ずしも的確に判別できるとは限らず、その判別を的確に行うことができない場合には内燃機関の始動が禁止される期間を適正な期間とすることができない可能性がある。そして、内燃機関の始動が禁止される期間を適正な期間、すなわち駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する期間とすることができない場合、その期間中に内燃機関が始動開始されるおそれがある。言い換えれば、モータの駆動のみによる走行中に駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転と内燃機関の始動開始とが重なるおそれがある。
【０００８】
そして、駆動軸に作用するトルクの負トルクから正トルクへの反転と内燃機関の始動開始とが重なると、内燃機関の始動開始に伴う同機関の出力トルクの増大によって駆動軸に作用する正トルクも急増し、それによってショックが生じたりギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータの駆動のみによる走行中に駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転と内燃機関の始動開始とが重なることを抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、ハイブリッド車両に原動機として搭載されたモータ及び内燃機関の出力トルクがギヤ機構を介して車輪に伝達されると、それによって同ハイブリッド車両が走行するようになる。そして、ハイブリッド車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときにはモータの駆動のみによる走行が行われる一方、走行パワーが閾値以上になったときには内燃機関の駆動による走行を行うべく同機関が始動される。ここで、上記閾値は、内燃機関の燃費改善を実現できるように車速に基づき設定手段によって可変設定される。ただし、このように閾値を車速に基づいて可変設定すると、高車速領域では上記閾値が小さくなる傾向がある。このことに起因して、高車速領域でのモータの駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、次のような状況が生じる可能性がある。
【００１１】
すなわち、モータの駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴いモータの出力トルクが増大するとともに、上記走行パワーが閾値以上になって停止状態にある内燃機関が始動開始される。この場合、モータの出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸に作用するトルクが車輪の回転と逆方向のトルク（負トルク）から車輪の回転と同方向のトルク（正トルク）に反転するとともに、その反転が行われる期間と内燃機関の始動開始とが重なる。その結果、駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、内燃機関の始動開始に伴い同機関の出力トルクが急増して上記駆動軸に作用する正トルクも急増する。そして、このように駆動軸に作用する正トルクが急増することで、ショックが生じたりギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。
【００１２】
こうした問題に対処するため、請求項１記載の発明では、高車速領域では上記閾値を設定手段により可変設定される値よりも大きい値に変更することが、変更手段を通じて行われる。このように高車速領域では上記閾値を大きい値に変更することにより、高車速領域でのモータの駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、上述したショックの発生や歯打ち音の増大といった問題が生じることを抑制できる。詳しくは、モータの駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴いモータの出力トルクが増大するとき、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなることから、そのときに停止状態にある内燃機関の始動も生じにくくなる。この場合、モータの出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転が行われる期間と内燃機関の始動開始とが重なることは抑制される。ちなみに、このように上記駆動軸に作用するトルクが反転する期間と内燃機関の始動開始とが重なることを抑制する際、上記期間を判別する必要はないため、そうした判別を的確に行えないことに起因して、上記期間と内燃機関の始動が重なってしまうということはない。そして、上記期間と内燃機関の始動開始との重なりを抑制することで、上記トルクの反転時に内燃機関の始動開始に伴い同機関の出力トルクが急増することを抑制でき、ひいては駆動軸に作用する正トルクの急増も抑制できる。従って、駆動軸に作用する正トルクが急増することによる上記ショックの発生や上記歯打ち音の増大を抑制することができる。
【００１３】
また、上記閾値を内燃機関の燃費が改善されるように車速に基づき可変設定すると、請求項２記載の発明のように、車速が高くなるほど上記閾値が小さくなるよう同閾値が車速に基づいて可変設定されることとなる。このときには、高車速領域において車速が高くなるほど上記閾値がより大きい値となるよう、変更手段を通じて同閾値を車速に基づいて変更することが好ましい。これは、車速が高くなるほど、モータの駆動のみによる走行中のハイブリッド車両を減速状態から加速させるとき、要求される走行パワーが大きくなりやすい傾向があり、そうした傾向のもとでも走行パワーが閾値以上になりにくくするうえで、その閾値を車速に応じて上述したように可変とすることが有効なためである。
【００１４】
なお、上記設定手段及び上記変更手段としては、請求項３記載の発明のものを採用することが考えられる。この場合、上記設定手段としては、高車速領域よりも低い車速のとき、その車速に基づきマップを参照して上記閾値を設定するものが採用される。また、上記変更手段としては、高車速領域内の車速であるとき、その車速に基づきマップを参照して上記閾値を設定することで、同閾値を車速に基づいて上記設定手段により設定したと仮定した場合の閾値よりも大きい値とするものが採用される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す略図。
【図２】車速の変化に対する閾値の変化を示すグラフ。
【図３】第２モータジェネレータの駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における内燃機関の始動手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を内燃機関とモータとを原動機として搭載するハイブリッド車両の制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図３に従って説明する。
図１に示すハイブリッド車両において、内燃機関１から出力された動力は、遊星歯車等からなる動力分割ギヤ機構２により、同車両の駆動軸３に対しカウンタギヤ１２及びファイナルギヤ１３を介して伝達される動力と、第１モータジェネレータ４に伝達される動力とに分割される。また、ハイブリッド車両の駆動軸３には、第２モータジェネレータ５から出力される動力が、遊星歯車等からなるリダクションギヤ機構１４、上記カウンタギヤ１２、及び上記ファイナルギヤ１３を介して伝達される。そして、駆動軸３への動力の伝達により同駆動軸３に繋がる車輪１１が回転すると、ハイブリッド車両が走行するようになる。なお、上記動力分割ギヤ機構２、リダクションギヤ機構１４、カウンタギヤ１２、及びファイナルギヤ１３は、ハイブリッド車両における原動機の出力トルクを駆動軸３及び車輪１１に伝達するためのギヤ機構として機能する。
【００１７】
上記第１モータジェネレータ４は、主に発電機として機能するが、内燃機関１の始動時などハイブリッド車両の運転状態によってはモータとしても機能する。また、上記第２モータジェネレータ５は、主にモータとして機能するが、ハイブリッド車両の減速時など同車両の運転状態によっては発電機としても機能する。そして、ハイブリッド車両には、バッテリ６と第１及び第２モータジェネレータ４，５との間での電力の入出力を制御するインバータ７が設けられている。このインバータ７は、例えば、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ４での発電により得られる電力をバッテリ６に供給して同バッテリ６の充電を行うとともに、主にモータとして機能する第２モータジェネレータ５に対しバッテリ６からの電力供給を行う。
【００１８】
ハイブリッド車両には、同車両に搭載された各種機器の制御を行う電子制御装置１５が設けられている。この電子制御装置１５は、上記各種機器の制御に係る演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。この電子制御装置１５の入力ポートには、ハイブリッド車両の運転者によって操作されるアクセルペダル８の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ９、及び、ハイブリッド車両の車速を検出する車速センサ１０といった各種のセンサ等からの信号が入力される。一方、電子制御装置１５の出力ポートには、内燃機関１を運転するための各種機器の駆動回路、第１モータジェネレータ４の駆動回路、第２モータジェネレータ５の駆動回路、及びインバータ７の駆動回路等が接続されている。
【００１９】
電子制御装置１５は、車速及びアクセル操作量といった運転状態に基づきハイブリッド車両で要求される走行パワーを求め、その求められた走行パワーが得られるよう内燃機関１から出力される動力や第２モータジェネレータ５から出力される動力を制御する。こうした内燃機関１及び第２モータジェネレータ５の制御は、それらの駆動に伴うエネルギ消費を可能な限り抑えることを考慮して行われる。例えば、ハイブリッド車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときには、内燃機関１の燃費改善を意図して、第２モータジェネレータ５をモータとして機能させつつ内燃機関１の運転を停止させることで、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行を行う。一方、上記要求される走行パワーが閾値以上になったときには、その走行パワーが速やかに得られるよう、第２モータジェネレータ５をモータとして機能させつつ、内燃機関１を始動させて同機関１の運転も行うことで、第２モータジェネレータ５と内燃機関１との併用による走行を行う。
【００２０】
次に、内燃機関１を運転するか、或いは同運転を停止するかを決定するための上記閾値について詳しく説明する。
上記閾値は、内燃機関１の燃費改善を実現できるように車速に基づき可変設定される。このように可変設定される上記閾値は、例えば図２に破線で示すように、車速の増大に従って徐々に小さくなってゆき、高車速領域（図中における車速Ｖ０以上の領域）では小さい値になるという傾向がある。このように上記閾値が高車速領域で小さい値になることに起因して、高車速領域での第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、次のような状況が生じる可能性がある。
【００２１】
すなわち、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中であって減速状態にあるハイブリッド車両が運転者のアクセルペダル８の踏み込みによって加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大するとともに、上記走行パワーが閾値以上になって停止状態にある内燃機関１が始動開始される。この場合、第２モータジェネレータ５の出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸３に作用するトルクが車輪１１の回転と逆方向のトルク（負トルク）から車輪１１の回転と同方向のトルク（正トルク）に反転するとともに、その反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なる。
【００２２】
上記駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転すると、ギヤ機構（リダクションギヤ機構１４、カウンタギヤ１２、及びファイナルギヤ１３等）における互いに噛み合うギヤ同士がバックラッシの分だけ相対回転し、その相対回転に伴って上記互いに噛み合うギヤ同士で歯打ち音が生じる。また、上記駆動軸３に作用するトルクの反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なると、駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、内燃機関１の始動開始に伴い同機関１の出力トルクが急増して上記駆動軸３に作用する正トルクも急増する。そして、上記したように駆動軸３に作用する正トルクが急増することで、ショックが生じたり上記ギヤ機構における互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音が大きくなったりする。
【００２３】
こうした問題に対処するため、本実施形態では、高車速領域では上記閾値を破線で示す値（内燃機関１の燃費改善を意図した値）よりも大きい値、例えば図中に二点鎖線で示す値に変更することが行われる。詳しくは、上記二点鎖線から明らかなように、車速が高くなるほど上記閾値がより大きい値となるよう同閾値が車速に基づいて変更される。このように高車速領域において、上記閾値を大きい値に変更することにより、高車速領域での第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中に、上述したショックの発生や歯打ち音の増大といった問題が生じることを抑制できる。
【００２４】
詳しくは、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大する際に、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなることから、そのときに停止状態にある内燃機関１の始動も生じにくくなる。この場合、第２モータジェネレータ５の出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なることは抑制される。その結果、上記トルクの反転時に内燃機関１の始動開始に伴い同機関１の出力トルクが急増することは抑制され、ひいては駆動軸３に作用する正トルクの急増も抑制される。従って、駆動軸３に作用する正トルクが急増することによる上記ショックの発生や上記歯打ち音の増大を抑制することができる。
【００２５】
次に、第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における内燃機関１の始動について、機関始動ルーチンを示す図３のフローチャートを参照して説明する。この機関始動ルーチンは、電子制御装置１５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００２６】
同ルーチンにおいては、第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中であって、且つ内燃機関１の運転停止中であるか否かが判断される（Ｓ１０１）。ここで肯定判定であれば、内燃機関１の運転を開始するか、同運転の停止を維持するかの判断に用いられる上記閾値が、そのときの車速に基づきマップを参照して求められる（Ｓ１０２）。このマップにおいては、車速Ｖ０未満の低車速領域では図２に破線で示す車速と閾値との関係が規定されており、車速Ｖ０以上の高車速領域では図２に二点鎖線で示す車速と閾値との関係が規定されている。従って、このマップを参照して求められた閾値は、車速の変化に対し図２の実線で示すように推移する。
【００２７】
なお、電子制御装置１５は、低車速領域にて車速に基づき上記マップを参照して上記閾値を求める際には、その閾値を車速に基づき可変設定する設定手段として機能する。また、電子制御装置１５は、高車速領域にて車速に基づき上記マップを参照して閾値を求める際には、その閾値を上記設定手段により可変設定される値（図２の破線）よりも大きい値（図２の二点鎖線）に変更する変更手段として機能する。
【００２８】
上述したように閾値が求められた後、アクセル操作量及び車速から求められる走行パワー、すなわちハイブリッド車両で要求される走行パワーが上記閾値以上であるか否かが判断される（Ｓ１０３）。ここで否定判定であれば、内燃機関１の運転停止が維持される（Ｓ１０４）。一方、Ｓ１０３で肯定判定であれば、内燃機関１の始動が開始される（Ｓ１０５）。詳しくは、第１モータジェネレータ４により内燃機関１のクランキングが行われるとともに、その内燃機関１での燃料噴射や点火が開始されて同機関の自立運転が開始されるようになる。その結果、第２モータジェネレータ５と内燃機関１との併用により、ハイブリッド車両が走行する。
【００２９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）第２モータジェネレータ５の駆動のみによるハイブリッド車両の走行中における高車速領域では、内燃機関１を始動開始するか否かの判断に用いられる閾値が、内燃機関１の燃費改善を意図した値（図２に破線で示す値）よりも大きい値（図２に二点鎖線で示す値）に変更される。このため、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両が減速状態から加速されるとき、要求される走行パワーの増大に伴い第２モータジェネレータ５の出力トルクが増大する際に、上記走行パワーが閾値以上になりにくくなることから、そのときに停止状態にある内燃機関１の始動も生じにくくなる。この場合、第２モータジェネレータ５の出力トルク増大によってハイブリッド車両の駆動軸３に作用するトルクが負トルクから正トルクに反転する際、その反転が行われる期間と内燃機関１の始動開始とが重なることは抑制される。ちなみに、このように上記駆動軸３に作用するトルクが反転する期間と内燃機関１の始動開始とが重なることを抑制する際、上記期間を判別する必要はないため、そうした判別を的確に行えないことに起因して、上記期間と内燃機関１の始動が重なってしまうということはない。そして、上記期間と内燃機関１の始動開始との重なりが抑制されることで、上記トルクの反転時に内燃機関１の始動開始に伴い同機関１の出力トルクが急増することは抑制され、ひいては駆動軸３に作用する正トルクの急増も抑制される。従って、駆動軸３に作用する正トルクの急増によるショックの発生やギヤ機構の互いに噛み合うギヤ同士の歯打ち音の増大を抑制することができる。
【００３０】
（２）上記閾値を内燃機関１の燃費が改善されるように車速に基づき可変設定すると、図２の破線で示されるように車速が高くなるほど上記閾値が小さくなるよう同閾値が車速に基づいて可変設定されることとなる。このときには、高車速領域において車速が高くなるほど上記閾値がより大きい値となるよう、同閾値を図２の二点鎖線で示すように車速に基づいて変更することが好ましい。ここで、車速が高くなるほど、第２モータジェネレータ５の駆動のみによる走行中のハイブリッド車両を減速状態から加速させるとき、アクセル操作量が増大して、要求される走行パワーが大きくなりやすい傾向がある。こうした傾向のもとでも走行パワーが閾値以上になりにくくするうえでは、上記閾値を車速に応じて上述したように可変とすることが有効である。従って、車速に応じた閾値の上記可変を通じて走行パワーが閾値以上になりにくくなる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・高車速領域において、車速が増大するほど上記閾値が大きい値となるようにしたが、閾値は必ずしもこうした態様で可変とするものである必要はない。例えば、同閾値を高車速領域において一定値とするようにしてもよい。ただし、このときに一定値とされる閾値は、内燃機関１の燃費改善を意図した値（図２の破線で示される値）よりも大きい値とされる。
【００３２】
・上記閾値を求めるためのマップとして、図２に破線に示される車速と閾値との関係を規定した第１マップと、図２に二点鎖線で示される車速と閾値との関係を規定した第２マップとの二種類のマップを用意し、低車速領域では第１マップを参照して上記閾値を求める一方、高車速領域では上記第２マップを参照して閾値を求めるようにしてもよい。
【００３３】
・車速に基づく上記閾値の可変設定は、計算式を用いた車速に基づく計算で同閾値を求めることによって実現することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…内燃機関、２…動力分割ギヤ機構、３…駆動軸、４…第１モータジェネレータ、５…第２モータジェネレータ、６…バッテリ、７…インバータ、８…アクセルペダル、９…アクセルポジションセンサ、１０…車速センサ、１１…車輪、１２…カウンタギヤ、１３…ファイナルギヤ、１４…リダクションギヤ機構、１５…電子制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機としてモータ及び内燃機関が搭載されており、それら原動機の出力トルクをギヤ機構を介して車輪に伝達することにより走行するハイブリッド車両に適用され、同車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときには前記モータの駆動のみによる走行を行う一方、前記走行パワーが閾値以上になったときには内燃機関の駆動による走行を行うべく同機関を始動させるハイブリッド車両の制御装置において、
内燃機関の燃費を改善するために前記閾値を車速に基づき可変設定する設定手段と、
高車速領域では前記閾値を前記設定手段により可変設定される値よりも大きい値に変更する変更手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記設定手段は、車速が高くなるほど前記閾値が小さくなるよう、同車速に基づいて前記閾値を可変設定するものであり、
前記変更手段は、車速が高くなるほど前記閾値がより大きい値となるよう、同閾値を車速に基づいて変更するものである
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記高車速領域よりも低い車速のとき、その車速に基づきマップを参照して前記閾値を設定するものであり、
前記変更手段は、前記高車速領域内の車速であるとき、その車速に基づきマップを参照して前記閾値を設定することで、同閾値を前記車速に基づいて前記設定手段により設定したと仮定した場合の閾値よりも大きい値とする
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１】
原動機としてモータ及び内燃機関が搭載されており、それら原動機の出力トルクをギヤ機構を介して車輪に伝達することにより走行するハイブリッド車両に適用され、同車両で要求される走行パワーが閾値未満であるときには前記モータの駆動のみによる走行を行う一方、前記走行パワーが閾値以上になったときには内燃機関の駆動による走行を行うべく同機関を始動させるハイブリッド車両の制御装置において、
内燃機関の燃費を改善するために前記閾値を車速に基づき可変設定する設定手段と、
高車速領域では前記閾値を前記設定手段により可変設定される値よりも大きい値に変更する変更手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記設定手段は、車速が高くなるほど前記閾値が小さくなるよう、同車速に基づいて前記閾値を可変設定するものであり、
前記変更手段は、車速が高くなるほど前記閾値がより大きい値となるよう、同閾値を車速に基づいて変更するものである
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記高車速領域よりも低い車速のとき、その車速に基づきマップを参照して前記閾値を設定するものであり、
前記変更手段は、前記高車速領域内の車速であるとき、その車速に基づきマップを参照して前記閾値を設定することで、同閾値を前記車速に基づいて前記設定手段により設定したと仮定した場合の閾値よりも大きい値とする
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４７０６２（Ｐ２０１３−４７０６２Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６２１７（Ｐ２０１１−１８６２１７）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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